Механика композитных материалов 1 1979

180

C O N T E N T S

181

УДК 539.2:678.5.06

Эффективные характеристики материалов, пространственно армированных короткими волокнами. Хорошун Л. П., Маслов Б. П. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 3—9.

Предлагается метод определения эффективных упругих постоянных для композицион­ ных материалов, пространственно армированных короткими волокнами. Решение полу­ чено на основе стохастических уравнений равновесия в приближении малости флуктуа­ ций в пределах матрицы и волокон каждого из направлений. Как частные случаи рас­ смотрены армирование разориентированными в пространстве короткими волокнами, разориентированными в плоскости волокнами, а также армирование в трех взаимно орто­ гональных направлениях. Приведены примеры числовых расчетов. Ил. 4, библиогр. 8 назв.

УДК 539.2:539.4:678

Деформативные свойства структуры органических волокон на основе параполиамидов. Курземниекс А. X. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 10—14.

Излагаются результаты рентгенографического исследования органического волокна на основе параполиамидов. Установлено, что материал имеет жидкокристаллическую струк­ туру с дальним порядком в направлении вдоль оси волокна. По угловому сдвигу дифракционных рефлексов определен характер деформации упорядоченных областей в зависимости от деформации образца. На основе литературных данных обсуждаются мнкромеханизмы деформации материала. Установлено, что при высоких уровнях деформа­ ции (е>2,5%) начинается интенсивный процесс разрушения, однако разрушение проис­ ходит без образования большого числа субмикротрещии или образуются трещины с размерами, не позволяющими фиксировать их методом рассеяния рентгеновских лучен. Табл. 1, ил. 5, библиогр. 11 назв.

УДК 539.2:539.4:678

Зависимость удельной работы разрушения от скорости роста трещины в стеклообразных полимерах. Влияние молекулярной структуры. Алешин В. И., Аэро Э. Л., Лебедева М. Ф., Кувшинский Е. В. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 15—20.

Методом расщепления образцов-пластин крутящими моментами количественно исследо­ ван медленный рост трещин разрушения (ТР) в образцах органических стекол на основе полиметилметакрилата, отличающихся друг от друга молекулярной массой, содержа­ нием пластификатора или степенью сшивки. Показало, что зависимость удельной ра­ боты разрушения от скорости роста ТР для всех исследованных полимеров может быть описана соотношением W(v) =И7гр+ И7*(1п и/игр)2. Параметр Wrv представляет собой граничное минимальное значение удельной работы разрушения, обеспечивающей ста­ ционарное, безостановочное распространение ТР; иГр — минимальная скорость безоста­ новочного роста ТР. Параметр W* характеризует крутизну скоростной зависимости W{v). Прослежено влияние молекулярной массы и содержания пластификатора или сшивателя на Ц7гр, W* и игр. Табл. 1, ил. 4, библиогр. 14 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Анализ интегральных характеристик деформируемости некоторых двухмерно- и трех­ мерно-армированных композитов. Зилауц А. Ф., Крегер А. Ф. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 21—26.

Исследуются деформативные свойства 12 двухмерных и шести трехмерных схем арми­ рования композита. Каждая схема имела пять вариантов, различавшихся модулями упругости арматуры или объемными коэффициентами армирования. Оценку деформи­ руемости каждой схемы армирования проводили для пяда типов напряженных состоя­ ний на базе понятия поверхности деформируемости. Вычислен коэффициент анизотро­ пии каждой схемы армирования; коэффициенты упорядочены в последовательности на­ растания анизотропии деформативных свойств для случая полного объемного напря­ женного состояния. Выявлены наиболее эффективные схемы армиоования для восьми различных типов напряженных состояний. Табл. 7, ил. 4, библиогр. 3 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Исследование термостабильности механических свойств углеродных волокон. Мосто­

руго-прочностные и деформационные свойства высокомодульного углеродного волокна при кратковременном и повторном нагружении и исследован процесс высокотемпера­ турной релаксации напряжений. Установлен сложный характер температурных зависи­ мостей предела прочности и модуля упругости при растяжении. При помощи получен­ ных ранее уравнений с привлечением данных по термическому расширению графитопо­ добных материалов дифференцировано влияние на кратковременную прочность волокна при различных температурах поверхностных и внутренних дефектов. Обнаружена зона деформационного упрочнения волокна при температуре около 1700° С. Установлено, что при кратковременных испытаниях до 1700° С изменения модуля Юнга обратимы и объ­ ясняются симбатными изменениями степени ориентации структуры и плотности волокна. При более высоких температурах наблюдается пластическая деформация волокна и. повидимому, происходит заметное понижение упругости лентообразных графитовых слоев.

183

Установлено, что релаксация напряжений волокна удовлетворительно описывается мо­ делью Максвелла для вязкоупругого тела и по диапазону времен релаксации близка к Л-процессу в полимерах, связанному с подвижностью надмолекулярных структур. Показано, что, варьируя продолжительность и температуру термообработки в условиях релаксационного нагружения или в свободном состоянии, можно существенно стабили­ зировать исходную структуру углеродного волокна, улучшить его упругопрочностные свойства и работоспособность при повышенных температурах. Табл. 1, ил. 5, библиогр. 9 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Проблемы механики композитных материалов. Тамуж В. П., Тетере Г А. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 34—45.

Дан обзор по некоторым основным проблемам механики искусственных армированных материалов в основном на базе результатов, полученных в Институте механики полиме­ ров АН Латвийской ССР. Рассмотрены различные аспекты исследования деформативных и прочностных свойств слоистых и пространственно армированных композитов. Обсуж­ дены основные направления механики разрушения композитов — расчет трещин, оценка их укрупнения и слияния. Проанализированы основные факторы, влияющие на разра­ ботку методов расчета балок, пластин н оболочек из композитов, рассмотрены возмож­ ные модели оптимизации структуры и геометрии оболочек. Обсуждены многопараметровые методы прогнозирования длительного деформирования композитов по результатам ускоренных лабораторных испытаний. Указано, что диагностика и неразрушающие ме­ тоды испытания имеют важное значение для развития производства конструкций из композитных материалов. Ил. 10, библиогр. 43 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Моментные эффекты в плоской задаче для перекрестно армированного слоистого компо­ зита. Парцевский В. В. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 46—50. Теоретически исследованы моментные напряжения между слоями, вызванные взаимными поворотами волокон соседних слоев с различными направлениями армирования, при плоском напряженном состоянии пакета. Установлено влияние моментных эффектов на матрицу жесткостей слоя и механизм разрушения композита. Ил. 3, библиогр. 10 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Поверхности равнодлительной прочности органотекстолита при плоском напряженном состоянии. Максимов Р. Д.г Соколов Е. А., Плуме Э. 3. Механика композитных мате­ риалов, 1979, № 1, с. 51—56.

Сообщаются результаты испытаний на длительную прочность органотекстолита при семи различных частных случаях плоского напряженного состояния. Максимальные значения времени до разрушения, при которых получены опытные данные, достигают 2500 ч. Из анализа результатов испытаний установлено, что опытные кривые длительной прочности при исследованных видах напряженного состояния приблизительно подобны. Условие длительной прочности в общем случае плоского напряженного состояния при постоян­ ных уровнях напряжений принято в виде уравнения поверхности кратковременной проч­ ности, в которое параметрически введен фактор времени. Выявленное соблюдение подо­ бия поверхностей равнодлительной прочности позволяет выразить компоненты тензо­ ров, характеризующих длительную прочность, через компоненты тензоров поверхности кратковременной прочности и некоторую монотонно убывающую и не зависящую от вида напряженного состояния функцию времени. Ил. 5, библиогр. 33 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Динамика перераспределения напряжений в разрушившемся волокне композиционного материала. Сахарова Е. Н., Овчинский А. С. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 57—64.

Проведен анализ динамических эффектов, сопровождающих разрушение волокна в ком­ позите. В результате решения были исследованы процессы перераспределения напряже­ ний в разрушившемся волокне при упругопластическом деформировании матрицы на сдвиг, в том числе и при учете отслоения разрушившегося волокна от матрицы. Выяв­ лен ряд эффектов, являющихся следствием динамического характера процесса разру­ шения, например, распространение в волокне вслед за волной разгрузки волны пере­ грузки. Приведены графические зависимости неэффективной длины волокна от уровня нагрузки, объемной доли и прочности связи на границе компонентов для композита типа бороалюминий. Ил. 8, библиогр. 9 назв.

УДК 539.3:678.5.06

Суммирование повреждений при нестационарном циклическом нагружении стеклоплас­ тиков. Парфеев В. М„ Олдырев П. П., Тамуж В. П. Механика композитных материа­ лов, 1979, № 1, с. 65—72.

На основе данных по изменению механических свойств стеклопластиков при изотермиче­ ском стационарном циклическом нагружении прогнозируется долговечность при жестком, ступенчатом и программном нагружении. Проводится экспериментальная проверка рас­ четных методик прогнозирования долговечности и корректности линейной гипотезы сум­ мирования относительных долговечностей. Для объяснения отклонений от этой гипотезы, наблюдавшихся в опытах, привлекаются данные по накоплению повреждений и разо­ греву. Табл. 4, ил. 5, библиогр. 14 назв.

185

УДК 539.3:678.5.06

Исследование прочности сферопластиков. Телегин В. А., Филянов Е. М., Петриленкова Е. Б. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 73—78.

Проведено теоретическое исследование прочности и деформативности сферопластика на основе эпоксидного связующего и полых стеклянных микросфер. В качестве расчетной модели принята шестигранная призма с центрально расположенной в ней сферой. Ис­ пользованы методы теории упругости с разложением искомых перемещений в ряды по полиномам Лежандра. Получено удовлетворительное совпадение расчетных и экспери­ ментальных данных. Табл. 1, ил. 2, бнблиогр. 15 назв.

УДК 624.074.4:678.5.06

Оптимизация структуры пространственно армированных композитов в задачах устой­ чивости. Крегер А. Ф., Тетере Г А. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 79—85.

На основе приближенных зависимостей определения тензора жесткости пространственно армированных композитных материалов по свойствам матрицы и арматуры, а также на базе уточненных выражений критических сил для пластин и оболочек проведен ана­ лиз эффективности некоторых плоских и пространственных схем армирования. Установ­ лено, что при заданных геометрии конструкции и коэффициенте армирования материала применение пространственных структур армирования по сравнению с плоскими приво­ дит к увеличению критической нагрузки. Табл. 4, ил. 4, бнблиогр. 6 иазв.

УДК 627.074.4:678.5.06

Устойчивость упругих слоистых армированных оболочек. Андреев А. Н., Немировский Ю. В. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 86—95.

На основе нелинейных уравнений изгиба и колебаний упругих многослойных анизотроп­ ных оболочек, слабо сопротивляющихся деформациям поперечного сдвига, получены ли­ нейные уравнения статической и динамической упругой устойчивости таких оболочек. Эти уравнения использованы для решения задачи потери устойчивости шарнирно опер­ той слоистой армированной цилиндрической оболочки при нагружении внешним гидро­ статическим давлением. Учтена неоднородность докритического напряженного состояния и оценено влияние поперечного сдвига на величину критической нагрузки. Ил. 4, бнб­ лиогр. 5 назв.

УДК 627.074.4:678.5.06

Устойчивость и оптимальное проектирование многослойных композитных цилиндриче­ ских оболочек, усиленных полирегулярной системой перекрестных ребер. Почтман Ю. М., Тугай О. В. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 96—105.

Исследуются устойчивость и оптимизация по массе многослойных цилиндрических обо­ лочек из композитного материала, подкрепленных перекрестной системой полирегулярных ребер. Выводятся основные соотношения, определяющие поведение таких конструк­ ций при потере устойчивости с учетом дискретного характера и эксцентриситета под­ креплений. Задача оптимизации по массе формулируется в терминах нелинейного программирования и численно реализуется на ЭВМ БЭСМ-4м с помощью одного из алгоритмов метода случайного поиска. Табл. 1, бнблиогр. 7 назв.

УДК 624.074.4:678.5.06

Исследование резонансных колебаний короткой вязкоупругой цилиндрической оболочки.

Колтунов М. А., Моргунов Б. И., Петров Л. Ф. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 106—109.

Рассмотрена задача о колебаниях конечной цилиндрической упруговязкой оболочки под действием всестороннего давления, изменяющегося по гармоническому закону. Установ­ лено, что применение слабосингулярного ядра дает решение в резонансном режиме, су­ щественно отличающемся от случая применения экспоненциального ядра, когда решение упруговязкой задачи практически совпадает с упругим. Рассмотрены также резонансные колебания в случае, когда амплитуда внешнего воздействия является случайной вели­ чиной. Ил. 4, бнблиогр. 5 назв.

УДК 611.08:539.3

О критических изменениях просвета малых артериальных сосудов. Регирер С. А. Меха­ ника композитных материалов, 1979, № 1, с. ПО—114.

Рассмотрены результаты некоторых исследований, касающихся скачкообразных измене­ ний просвета малых артериальных сосудов при изменении тонуса или трансмурального давления; Установлено, что причины расхождения в выводах Бартона и позднейших ис­ следователей заключаются в различии исходных данных о свойствах сосудистой стенки. Сами же выводы являются тождественным отражением этих данных, и для их получе­ ния не использованы никакие теоретические построения. Ил. 3, бнблиогр. 13 иазв.

УДК 611.08:539.2

Влияние обработки протеолитическими ферментами на механические свойства ксено­ трансплантатов. Пуриня Б. А., Касьянов В. А., Бохуа Н. К-, Чомахидэе А. В. Меха­ ника композитных материалов, 1979, № 1, с. 115—117.

Исследованы механические свойства артерий, обработанные протеолитическими фер­ ментами. Экспериментальным материалом служили 75 общих сонных артерий быка; 72 артерии из этого числа были обработаны ферментами папаином, трипсином, фицином и пепсином. Три образца свежих бычьих сонных артерий быка без фермеита-

187

тивной обработки служили контрольными. Экспериментальное определение основных параметров механических свойств всех артерий проводили при нагружении их посто­ янной осевой силой 50 гс и внутренним давлением от 0 мм рт. ст. до их разрыва. Ре­ зультаты исследований показали, что ферментативная обработка изменяет практически все основные параметры механических свойств стенок сонных артерий. Метод обра­ ботки этих артерий с применением трипсина практически не влияет на параметры механических свойств ксенотрансплантатов. Наиболее существенное влияние на эти параметры оказывает фермент пепсин — стенка ксенотрансплантата становится мало деформируемой. Ил. 2, библиогр. 4 назв.

УДК 611.08:620

Исследование деформативных свойств полулунных клапанов аорты методом голографи­ ческой интерферометрии. Кучерюк В. И., Заякин В. В., Полухина А. В., Копейкин Н. Г

Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 118—121.

Исследована деформация полулунных клапанов аорты на установке, в состав которой входили голографический стол типа СИН и нагрузочное устройство. Расшифровка и ана­ лиз голограмм показали, что наибольшие прогибы возникают в средней части створок полулунного клапана. Применение метода голографической интерферометрии в натурных исследованиях клапана открывает новые возможности в изучении его функциональных особенностей. Табл. 1, ил. 4, библиогр. 5 назв.

УДК 611.08:620

Исследование позвонков человека по данным распространения изгибных волн ультра­ звука. Пуриньш Ю. И., Дзенис В. В. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 122—125.

Анализируются экспериментальные данные распространения изгибных волн ультразвука по отдельным позвонкам грудного и поясничного отделов позвоночника человека. Уста­ новлено, что время распространения ультразвука в отдельных позвонках разное, что ука­ зывает на большую акустическую неоднородность исследуемого объекта. Средние коле­ бания времени распространения ультразвука мало различаются для грудных позвонков и сильно — для поясничных позвонков, что указывает на их большую индивидуальность. Отмечено увеличение акустической неоднородности позвонков с возрастом человека. Наименьшее время распространения ультразвука установлено в передних зонах позвон­ ков, что указывает на утолщение костной ткани в этих зонах и увеличение ее упругости. После механического удара по позвонку отмечено увеличение времени распространения ультразвука, что указывает на образование в позвонках микро- и макротрещин. Табл. 1, ил. 5, библиогр. 4 назв.

УДК 611.08:539.4

Прочностный расчет позвоночника при сагиттальной компрессии. Бачу Г. С., Гордон В. А. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 126—131.

Описано поэтапное разрушение отдельных анатомических структур позвонка. На основе экспериментальных данных строится механическая модель. Методами сопротивления материалов произведен расчет разрушающих нагрузок на каждом этапе повреждений. Полученные численные результаты хорошо отражают экспериментальные данные. Ил. 3, библиогр. 9 назв.

УДК 611.08:532

Исследование крови при воздействии объемного растяжения. Брауне Я■А., Пуриня Б. А. Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 132—135.

Анализируются условия, в которых возможно образование полостей в потоке крови при декомпрессии или механическом воздействии на организм человека. Экспериментально установлены критические значения растягивающих напряжений при квазистатическом нагружении крови. Разрыв крови происходит в основном при напряжениях ~ 1 кгс/см2, но иногда прочность достигает 2,5 кгс/см2 и выше. Исследовано изменение вязкости крови со скоростью сдвига. Ил. 2, библиогр. 8 назв.

УДК 620.17:678.5.06

Оценка зоны возмущенного напряженного состояния при растяжении композитов. 2. Анализ распределения напряжений. Поляков В. А., Жигун И. Г Механика композит­ ных материалов, 1979, № 1, с. 136—145.

На основе решения задачи, полученного в работе1, приведены формулы для напряже­ ний, которые позволяют детально исследовать характер распределения нормальных и касательных напряжений при растяжении как образцов-лопаток, так и образцов-поло­ сок. Произведена оценка влияния анизотропии упругих свойств на изменение экстре­ мальных значений нормальных и касательных напряжений. Осуществлено подробное исследование зависимости относительных значений нормальных напряжений от геомет­ рических параметров образца. Показано, что использование при испытаниях на растя­ жение образцов-полосок из материалов с высокой степенью анизотропии упругих свойств приводит к большей концентрации напряжений вблизи зоны приложения нагрузки, чем применение образцов-лопаток. Расчетные значения сопоставлены с экспериментальными данными, полученными на современных композитах. Табл. 4, ил. 5, библиогр. 3 иазв.

УДК 620.17:678.5.06

Распространение упругих волн сдвига в композитной волокнистой среде. Головчан В. Т., Гиря М. Г Механика композитных материалов, 1979, № 1, с. 146—149.

189